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Das Zukunftskonzept MES 4.0 zeigt in groben Zügen auf, welche Handlungsfelder sich für fertigungsnahe IT mit Blick auf Industrie 4.0 ergeben Bild: MPDV
Industrie 4.0

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Nächste Schritte mit MES

Text: Prof. Jürgen Kletti, MPDV
Je länger Industrie 4.0 im Gespräch ist, desto vielseitiger, aber auch zersplitterter wird das Thema diskutiert. Daher müssen die Anforderungen an das Manufacturing Execution System (MES) der Zukunft konkretisiert werden.

Auch wenn immer mehr Anbieter von Software und Hardware behaupten, dass sie Komponenten im Portfolio haben, die zu 100 Prozent Industrie4.0-tauglich sind, so ist der Weg bis zur praxisgerechten Nutzbarkeit dieser innovativen Ansätze noch weit – es fehlt einfach noch das Gesamtkonzept. Daher sei davor gewarnt, übereilt in vordergründige Lösungen zu investieren, die sich in ein paar Jahren möglicherweise als inkompatibel herausstellen. Vielmehr sollten sich Fertigungsunternehmen nach wie vor auf das Hier und Jetzt konzentrieren, dabei aber die Zukunft nicht aus den Augen verlieren.

Das Zukunftskonzept MES 4.0 zeigt in groben Zügen auf, welche Handlungsfelder sich für fertigungsnahe IT mit Blick auf Industrie 4.0 ergeben. Die bekannten Themen sollen nun sukzessive konkretisiert und mit Leben gefüllt werden:

  • Flexibilität: Konfiguration statt aufwendiger Programmierung

  • Unified Shopfloor Connectivity: standardisierte Anbindung des Maschinenparks

  • Mobilität: Nutzen mobiler MES-Anwendungen für smartes Prozesscontrolling

  • Dezentralität: flexibler Umgang mit intelligenten und autonomen Systemen

  • Interoperabilität: standardisierte Synchronisation mit anderen Systemen

  • Online-Fähigkeit: Interaktion in Echtzeit und Überbrückung von Netzwerkausfällen

  • Integratives Datenmanagement: zentrale und themenübergreifende Datenhaltung

  • Horizontale Integration: Vermeiden von Schnittstellen und Insellösungen

  • Management Support: Managemententscheidungen auf Basis belastbarer Kennzahlen

Während an allen Themen mit Hochdruck geforscht und entwickelt wird, zeigt MPDV die Ergebnisse zur Konkretisierung der ersten drei Handlungsfelder.

Konfiguration statt Programmierung

Gerade in Zeiten hoher Marktanforderungen gleicht kaum mehr eine Produktion der anderen. Zwar sind immer ähnliche Prozessmerkmale vorhanden, was den Einsatz von Standardsoftware erst sinnvoll erscheinen lässt. Jedoch kommt kaum ein Unternehmen um spezielle Systemadaptionen herum. Ausschlaggebend ist hierbei, wie flexibel eine MES-Lösung in ihrer Software-Architektur ist. Von Vorteil ist neben einem modularen Aufbau des MES auch ein serviceorientierter Ansatz (SOA), da auf dieser Basis viel einfacher Funktionalitäten hinzugefügt, verändert oder entfernt werden können, ohne die Integrität des gesamten Systems zu beeinträchtigen.

Mögliche Mittel zur Anpassung (Customizing) eines MES sind: Konfiguration, Benutzerdatenfelder und erweiterte Benutzereinstellungen, Scripting (User Exits) sowie durch den Anwender nutzbare Entwicklungs-Tools. Moderne MES-Lösungen benötigen also eine Vielzahl an Möglichkeiten, das System ohne Programmierung und oftmals sogar ohne Eingriff des Herstellers an neuen Anforderungen auszurichten.

Beispielsweise sollten erfahrene MES-Key-User mit entsprechender Ausbildung in die Lage versetzt werden, grundlegende Abläufe im System durch erweiterte Konfigurationsmöglichkeiten (Extended Parameter Setting) zu beeinflussen. Darüber hinaus erwarten Nutzer eines modernen MES, dass es über einfach handhabbare Entwicklungs-Tools verfügt, die eine individuelle Gestaltung von Auswertungen, Reports und Diagrammen unterstützen. Sogenannte User-Exits ermöglichen mittels schnell zu erlernender Skriptsprache das Hinzufügen individuell benötigter Funktionen.

Standardisierte Maschinenanbindung

Unter Industrie4.0-Gesichtspunkten ist die Standardisierung von Maschinenschnittstellen besonders wichtig – schließlich sollen in Zukunft Maschinen, Werkzeuge und sogar Werkstücke vernetzt werden und dezentral miteinander kommunizieren. Hierfür ist neben einer gemeinsamen, wenn möglich standardisierten Sprache eine Informations- und Datendrehscheibe in Form eines MES-Systems unverzichtbar. Im Idealfall kommunizieren MES-Systeme mit Maschinen und Anlagen sowie mit Messmitteln, Waagen und sonstigen Geräten über eine Bibliothek standardisierter Schnittstellen. Je nach Bedarf und Konfiguration greift das MES die gewünschten Daten direkt an der Maschine ab und überträgt diese in eine zentrale Produktionsdatenbank. Daraus werden die Daten für die Weiterverarbeitung in den einzelnen Software-Modulen abgerufen und praxisgerecht aufbereitet.

OPC bildet zwar bereits einen ersten Schritt in Richtung Schnittstellenstandardisierung, beschränkt sich allerdings rein auf die Transportschicht. Daher hat MPDV die Anbindung Universal Machine Connectivity for MES (UMCM) konzeptioniert. Hierbei handelt es sich um eine kompakte Schnittstelle, die nicht nur die Transportschicht – auf Basis von OPC oder anderen Standards – sondern auch die Anwendungsschicht umfasst. Einfache Datentelegramme übergeben Informationen wie Maschinenstatus, Mengen, Zählerstände oder Prozess­daten inklusive Zeitstempel an das MES-System. Ziel dieser Entwicklung ist ein quasi Plug&Work-Standard zur unkomplizierten und zeitsparenden Anbindung von Maschinen und Anlagen an ein MES-System. Zurzeit wird UMCM unter Mitwirkung des MES-Dachverbands auf dem Markt und bei den Maschinen- und Steuerungsanbietern etabliert. Sollte der beschriebene Ansatz mit UMCM nicht ausreichend sein, stehen neben Datei-Interfaces und seriellen Schnittstellen auch komplexere Datenprotokolle für bestimmte Branchen, wie beispielsweise Euromap 63 für Kunststoffspritzguss oder der ­Weihenstephaner Standard für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie, zur Verfügung.

Ortsunabhängige MES-Nutzung

Je flexibler Fertigungsprozesse und je komplexer Produktionsanlagen werden, umso wichtiger wird auch die Mobilität der Mitarbeiter. So gewinnen sowohl Werker als auch Meister und Manager an Flexibilität, wenn sie nicht mehr auf ortsgebundene PCs oder Erfassungsterminals angewiesen sind, um mit dem MES-System zu interagieren.

Smartphones und Tablet-PCs erweitern MES-Lösungen um die Möglichkeit, Daten mobil zu erfassen und auszuwerten. Diese Apps sollten auf die gleichen Mechanismen zugreifen wie die MES-Clients im Büro beziehungsweise im Shopfloor. Die Darstellung der Dialoge und Auswertungen muss sich dabei sowohl an den Fähigkeiten des Endgeräts als auch den Bedürfnissen der Anwender orientieren. Einfacher gesagt: Die angezeigten Daten resultieren aus den jeweiligen Benutzerberechtigungen und der zur Verfügung stehenden Bildschirmauflösung. Damit hat der mobile Anwender immer die passenden Daten in der richtigen Form zur Hand und kann alltägliche Aufgaben in der Fertigung smarter erledigen.

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